EP3389926A1 - Massereduzierter schleif-grundkörper - Google Patents

Massereduzierter schleif-grundkörper

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EP3389926A1
EP3389926A1 EP16810357.0A EP16810357A EP3389926A1 EP 3389926 A1 EP3389926 A1 EP 3389926A1 EP 16810357 A EP16810357 A EP 16810357A EP 3389926 A1 EP3389926 A1 EP 3389926A1
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EP
European Patent Office
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abrasive
inner body
fibers
outer body
fiber
Prior art date
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Granted
Application number
EP16810357.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3389926B1 (de
Inventor
Frank Cichy
Maximilian BÜTTNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3389926A1 publication Critical patent/EP3389926A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3389926B1 publication Critical patent/EP3389926B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/16—Bushings; Mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/02—Wheels in one piece
    • B24D7/04—Wheels in one piece with reinforcing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/16—Bushings; Mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D9/00—Wheels or drums supporting in exchangeable arrangement a layer of flexible abrasive material, e.g. sandpaper
    • B24D9/08—Circular back-plates for carrying flexible material

Definitions

  • the present invention relates, according to various aspects, to a sanding base body, a use of a sanding base body and a method for producing a sanding base body.
  • JP11028668 A describes a grinding wheel which has a core of a plurality of layered plate-shaped layers of a fiber-plastic composite. A grinding wheel section is glued to the core. The core also has flange portions on its side surfaces, via which the core can be attached to a shaft. As a result, this should be achieved a low weight, so that a high speed can be achieved during grinding.
  • the invention therefore has the object of specifying a sanding base body, a use of a sanding base body and a method for producing a sanding base body, wherein a cost-effective production can be achieved with low weight.
  • the object is achieved by a grinding base body with a substantially cylindrical outer body for receiving a
  • Abrasive with an inner body for connecting the abrasive base body to a drive, and with a connection structure for mechanical power transmission between the outer body and the inner body, dissolved, wherein the outer body, the inner body and / or the connecting structure at least partially made of a fiber-plastic Composite are formed.
  • a mass-reduced abrasive base body can be provided by the inventive construction of the abrasive body of the outer body, inner body and connecting structure in combination with the use of fiber-plastic composite materials. This is attributed to the fact that by the structure according to the invention in combination with the inventive
  • the substantially cylindrical outer body may advantageously be added to the abrasive.
  • the abrasive may, for example, on the outside of the outer body (releasably) attached, in particular glued to this. Due to the substantially cylindrical outer body can thus a sufficient contact surface for the abrasive and thus a sufficiently large grinding surface can be provided.
  • connection can be achieved, in particular via its inner side, to a drive.
  • the connection can be direct or indirect.
  • the inner body of the connection to a drive shaft.
  • the inner body is preferably arranged at least in sections, preferably completely within the outer body.
  • connection structure is used for the mechanical transmission of force, in particular the torque transmission from the inner body to the outer body.
  • the connection structure can be designed differently, provided that they have a mechanical
  • connection structure preferably extends from the inside of the outer body to the outer side of the inner body.
  • the connecting structure is substantially perpendicular to the inside of the outer body and substantially perpendicular to the outside of the inner body.
  • both the outer body and the inner body and the connecting structure consist of a fiber-plastic composite.
  • the outer body, the inner body and the connecting structure of the same fiber-plastic composite.
  • the outer body, the inner body and the connecting structure of the same fiber-plastic composite.
  • connection structure different fiber-plastic composite materials (such as another fiber or another plastic matrix) are used.
  • the inner body is a substantially cylindrical inner body.
  • a substantially cylindrical inner body can over the inside of the Inner body is provided an advantageous surface for connection to a drive.
  • the substantially cylindrical inner body and the substantially cylindrical outer body are preferably arranged concentrically to one another.
  • the inside of the inner body is preferably formed tapered along its cylinder axis. In this way, a secure connection can be made for example with a drive shaft.
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body, the
  • Inner body and / or the connecting structure as a scrim, fabric, braid,
  • the fibers of the fiber-plastic composite of both the outer body, as well as the inner body and the connecting structure are formed as described. Due to the described embodiments of the fiber-plastic composite and the resulting
  • Fiber orientation can be taken into account advantageously occurring rotational forces, the acting moments and the stiffness requirements of the abrasive body. As a result, further mass reduction of the abrasive base body can be achieved with high rigidity.
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body and / or the inner body are at least partially oriented in the circumferential direction of the respective body. This can advantageously increase the bending and torsional strength of the abrasive body. In particular, it has been found out in this
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body, the Inner body and / or the connection structure at least partially oriented along the surface of the respective body.
  • the inner body and / or the connecting structure is constructed in one or more layers.
  • a multi-layer structure of the respective fiber composite plastic by a multi-layer structure of the respective fiber composite plastic, a
  • Claim-based layer structure of the abrasive base body can be achieved, since thereby the rotational forces, the acting moments and the stiffness requirements can be considered and as a result, a loop body can be provided with low mass.
  • the connecting structure is formed as a flat, in particular disk-shaped connecting element.
  • a flat, disk-shaped connecting element may be formed, for example, as a flat disc arranged between the outer body and the inner body, which preferably extends substantially perpendicular to the cylinder axis of the outer body and of the inner body.
  • the abrasive base body can advantageously have a cover, in particular in this embodiment.
  • the cover is preferably provided at one end of the abrasive base body, so that in any case one-sided space between the
  • Outer body and the inner body is covered. This can cause excessive accumulation of sanding dust between the outer body and inner body and
  • connection structure can be prevented.
  • the connection structure has a quasi-isotropic layer structure.
  • uniform properties of the connection structure in particular with regard to stability and elasticity can be achieved.
  • a disc-shaped connecting structure it can be achieved that this behaves like a metallic material.
  • a mass reduction with reliable mechanical properties can be achieved.
  • the quasi-isotropic layer structure can basically be constructed by a different number of (for example unidirectional) layers. However, the quasi-isotropic layer structure preferably comprises at least three layers.
  • the connecting structure comprises a plurality of spoke-like arranged elements.
  • the connecting structure consists of the spoke-like angoerdneten elements.
  • the spoke-like arranged elements may be formed, for example, as struts.
  • the spoke-shaped elements extend in the radial direction between the inner body and the outer body.
  • the spoke-like arranged elements each have a core
  • the outer body, the inner body and / or the connecting structure are constructed from preforms.
  • preforms For example, carbon fiber preforms are used.
  • Preforms are understood in particular to be preforms made of fibers, which are used to form the corresponding regions of the abrasive base body.
  • the outer body, the inner body and the connecting structure are constructed from preforms.
  • Connection structure used different separate preforms.
  • connection structure is bonded to the outer body and / or inner body in a material-locking and / or form-fitting manner.
  • the connection structure is bonded to the outer body and / or inner body in a material-locking and / or form-fitting manner.
  • Connection structure connected to both the inner body and the outer body cohesively and / or positively.
  • the inner body and the outer body cohesively and / or positively.
  • Connection structure the outer body and the inner body made of separate preforms and connected by infiltration with plastic.
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body, the inner body and / or the connecting structure comprise inorganic and / or organic reinforcing fibers, in particular at least one of carbon fibers, glass fibers, basalt fibers and aramid fibers.
  • inorganic fibers such as glass fibers or basalt fibers
  • organic fibers such as aramid fibers or
  • Carbon fibers, in particular a high degree of orientation of the fibers can be achieved.
  • the matrix material of the fiber-plastic composite of the outer body, the inner body and / or the connecting structure comprises a thermoset or a thermoplastic.
  • thermosets are the relatively high thermomechanical Strength and low specific gravity advantageous, while thermoplastics, for example, a weldability is given.
  • the abrasive base body comprises a metal bush arranged at least in sections within the inner body.
  • the metallic bush it is possible with advantage to provide a sanding base body with a metallic hub element.
  • the metallic bush is essentially cylindrical.
  • the metallic bushing is designed to taper in the axial direction.
  • the metallic socket can by means of a clamping seat, which
  • the outer body has a greater axial extent compared to the inner body. Under an axial extent is at substantially
  • Cylindrical outer body or inner body in particular understood the extension in the direction of the respective cylinder axis. This results in an asymmetrical design of the base abrasive body, which allows a shortened compared to the outer body inner body, without reducing the grinding surface. Thus, a further mass reduction can be achieved, resulting in a reduction in rotational mass and centrifugal forces during machining and a higher
  • the drive shaft or tool spindle can be shortened, which reduces the levers and the acting moments.
  • the abrasive base body further comprises a on the outer body applied abrasive.
  • the abrasive is formed for example as abrasive coating or as abrasive elements.
  • the abrasive is applied annularly on the outside of the outer body, in particular glued by means of an adhesive layer.
  • a grinding base body according to the first aspect for the abrasive machining of metallic parts, in particular camshafts solved.
  • the abrasive machining in particular the grinding of metallic parts, such as camshafts, large diameters and high speeds of the grinding base body are required. Due to their properties, in particular their low mass, the abrasive base bodies according to the first aspect are particularly suitable for this purpose.
  • the above-mentioned object is achieved by a method for producing a sanding base body, in particular according to the first aspect, the method comprising: forming a substantially cylindrical outer body for receiving an abrasive, forming an inner body for connecting the abrasive -BrundMechs to a drive and forming a
  • Connecting structure at least partially formed of a fiber-plastic composite.
  • the Inner body preferably formed as a substantially cylindrical inner body.
  • the outer body, the inner body and the connecting structure can be formed one after the other or at the same time.
  • the inner body and / or the connecting structure are formed by first fibers are placed on a mold and
  • the fibers are infiltrated with plastic.
  • the structure and the geometry of the abrasive base body can be precisely determined, since the fibers can first be brought as preforms in the desired position and orientation. Subsequently, the fibers can be fixed by plastic infiltration and consolidation.
  • Plastic infiltration can be overpressure assisted or vacuum assisted. In this way, in particular individual preforms can be connected to one another in a material-locking manner.
  • the fibers are already pre-infiltrated applied to the molds, for example as a prepreg.
  • the fibers are pre-impregnated, for example, with a reaction resin.
  • the fibers can then be cured in particular under the action of pressure and temperature.
  • the abrasive base body after the infiltration by removing the
  • Mold removed from the mold. By infiltration was in particular a
  • the molding tool comprises separate molding tool sections for the outer body, the inner body and / or the connecting structure.
  • the molding tool sections are in particular separate parts which can be mounted on one another or connected to one another.
  • a mold section for the inner body, a mold section for the connection structure, and a mold section for the outer body are provided.
  • the fibers for example, as preforms first applied to the corresponding mold sections, for example, be wrapped around them. Subsequently, the mold sections can be mounted. Finally, the fibers can be infiltrated.
  • a metallic bush is arranged and fixed at least in sections within the inner body.
  • a hybrid construction can be achieved, which allows a high stability of the abrasive body in the field of connection to the drive.
  • the inner body on the metallic socket is arranged and fixed at least in sections within the inner body.
  • Fig. La, b a first embodiment of a grinding base body according to the first aspect in a partial and partial longitudinal section;
  • FIG. 1 shows firstly a first exemplary embodiment of a sanding base body 1 according to the first aspect in partial supervision (FIG. 1a) and in the partial longitudinal section (FIG. 1b).
  • the abrasive base body 1 comprises a substantially cylindrical
  • Outer body 2 for receiving an abrasive (not shown).
  • the abrasive can be applied, for example, flat on the outside of the outer body 2.
  • the abrasive base body 1 comprises a substantially cylindrical
  • Inner body 4 for connecting the grinding base body 1 to a drive (not shown) and a connecting structure 6 for mechanical power transmission between the outer body 2 and the inner body 4.
  • the outer body 2 the
  • Inner body 4 and the connection structure 6 are all formed of a fiber-plastic composite, wherein the fibers are each organic reinforcing fibers, in this case carbon fibers. Alternatively or additionally, however, it is also possible to use other fibers, such as glass fibers, basalt fibers or aramid fibers. Of the
  • Plastic or the matrix material of the fiber-plastic composite may be a thermoset or a thermoplastic.
  • the connecting structure 6 is formed here from a plurality of radially outwardly extending spoke-like arranged struts, of which only two struts 6a, 6b are shown here. This has the advantage that due to the recesses a deposition of grinding dust on the connecting structure 6 can be reduced.
  • the struts 6a, 6b, etc. may have a core of foam material to allow a particularly easy variant of the abrasive base body 1.
  • connection structure 6 is in particular materially connected both to the
  • the outer body 2 and the inner body 4 are arranged concentrically and have the common cylinder axis 8.
  • the outer body 2 and the inner body 4 extend from the connecting structure 6 in each case in both directions
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body 2, the inner body 4 and the connecting structure 6 are preferably formed as a scrim, fabric, braid, fabric and / or winding structure.
  • the fiber-plastic composite of the outer body 2, the inner body 4 and the connecting structure 6 is preferably constructed in multiple layers.
  • the fibers of the outer body 2, the inner body 4 and the connecting structure 4 are constructed from preforms.
  • a metallic bush 10 is also arranged as a hub element, with which a shaft-hub connection can be made.
  • Inner body 4 was shrunk onto the metallic bushing 10, so that the metallic bush 10 is fixed in the inner body 4 by means of a press fit.
  • the inner body 4 and / or the metallic bushing 10 along the cylinder axis 8 is tapered.
  • FIG. 2 now shows a second exemplary embodiment of a sanding base according to the first aspect in plan view (2a) and in longitudinal section (2b).
  • Embodiment is similar to the embodiment shown in Fig. 1. In this respect, reference is first made to the comments on FIG. 1 and the same reference numerals (in the case of spelled notation) are used. In the following, the differences will be discussed.
  • Connection structure 6 'of the abrasive base executed differently.
  • Connecting structure 6 ' is in this case as a flat, disc-shaped
  • the disk-shaped connecting structure 6 ' has in this case a quasi-isotropic layer structure, whereby the
  • the abrasive base body 1 ' also has a cover 12'.
  • the cover 12 ' is provided at one end of the abrasive base body 1', so that the space between the Outer body 2 'and the inner body 4' is covered. As a result, excessive accumulation of grinding dust between the outer body 2 ', the
  • the abrasive base body can be, for example, the abrasive base body 1 from FIG. 1 or the abrasive base body from FIG. 2.
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body 2, 2 'and the inner body 4, 4' are at least partially oriented in the circumferential direction of the respective body.
  • the fibers of the fiber-plastic composite of the outer body 2, 2 ', the inner body 4, 4' and the connecting structure 6, 6 ' are oriented at least partially along the respective surface.
  • FIGS. 4a-d now show a schematic illustration of an exemplary embodiment of a production method according to the third aspect.
  • the abrasive base body shown in FIG. 2 is manufactured. However, that is illustrated
  • Production method also applicable to the production of differently shaped grinding base body such as grinding base 1 transferable.
  • fibers 30 are applied as a disk-shaped preform to form the subsequent connection structure 6, 6 'on a mold section 20 (FIG. 4a).
  • fibers 32 are applied as preforms to form the later inner body 4, 4 'on a cylindrical molding tool section 22 (FIG. 4b).
  • the mold sections 20 and 22 can then be joined together.
  • the tool sections 20, 22 are connected to a further cylindrical mold section 24. Consisting of the mold section
  • the assembled tools 20 and 24 are applied with a braiding process, the fibers 34 for forming the later outer body 2, 2 '(Fig. 4c).
  • an enclosing outer tool (not shown) is mounted, which images the shape-negative, substantially cylindrical contour of the outer body 2, 2 'to be produced.
  • Tools 20, 22, 24 form the mold cavity for the fibers 30, 32, 34.
  • the cylindrical contour can also contain changes in diameter in order to be able to apply stepped or stepped abrasive coatings, without the offset
  • Outer body 2, 2 ', the inner body 4, 4' and the connecting structure 6, 6 ' are formed of a fiber-plastic composite. After infiltration and consolidation, the abrasive base can be removed by removing the individual
  • Mold tool sections 20, 22, 24 are removed from the mold (FIG. 4d)

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Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem einen Schleif-Grundkörper (1, 1') mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörper (2, 2') zur Aufnahme eines Schleifmittels, mit einem Innenkörper (4, 4') zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers (1, 1') an einen Antrieb, und mit einer Verbindungsstruktur (6, 6') zur mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper (2, 2') und dem Innenkörper (4, 4'), wobei der Außenkörper (2, 2'), der Innenkörper (4, 4') und/oder die Verbindungsstruktur (6, 6') zumindest abschnittsweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund gebildet sind.

Description

Massereduzierter Schleif-Grundkörper
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß unterschiedlicher Aspekte einen Schleif- Grundkörper, eine Verwendung eines Schleif-Grundkörpers und ein Verfahren zur Herstellung eines Schleif-Grundkörpers.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schleif-Grundkörper bekannt. Schleif- Grundkörper können zur Bearbeitung unterschiedlicher Objekte eingesetzt werden. Hierzu wird auf die Schleif-Grundkörper ein Schleifmittel aufgebracht. Nach Abnutzung des Schleifmittels kann dieses ausgetauscht werden und der Schleif-Grundkörper erneut eingesetzt werden. Allerdings weisen die Schleif-Grundkörper aus dem Stand der Technik ein vergleichsweise hohes Gewicht auf. Zum einen resultiert hieraus ein hoher Preis der Schleif-Grundkörper. Zum anderen wird durch das hohe Gewicht die
Handhabung der Schleif-Grundkörper aufwendiger.
Um dem entgegenzuwirken, ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, für den Schleif-Grundkörper einen Faser-Kunststoff- Verbund (FKV) einzusetzen. So beschreibt beispielsweise die Japanische Veröffentlichung JP11028668 A ein Schleifrad, welches einen Kern aus mehreren geschichteten plattenförmigen Lagen aus einem Faser- Kunststoff-Verbund besitzt. Auf den Kern wird ein Schleifrad-Abschnitt geklebt. Der Kern besitzt zudem Flanschabschnitte an seinen Seitenflächen, über die der Kern an einer Welle befestigt werden kann. Im Ergebnis soll hierdurch ein geringes Gewicht erreicht werden, sodass eine hohe Geschwindigkeit beim Schleifen erreicht werden kann.
Problematisch ist allerdings weiterhin, dass auch derartige Schleifräder weiterhin ein vergleichsweise hohes Gewicht besitzen, was weiterhin eine kostenintensive
Herstellung und eine komplizierte Handhabung zur Folge hat. Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich der Erfindung daher die Aufgabe, einen Schleif-Grundkörper, eine Verwendung eines Schleif-Grundkörpers und ein Verfahren zur Herstellung eines Schleif-Grundkörpers anzugeben, wobei eine kostengünstige Herstellung bei geringem Gewicht erreicht werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Schleif-Grundkörper mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörper zur Aufnahme eines
Schleifmittels, mit einem Innenkörper zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers an einen Antrieb, und mit einer Verbindungsstruktur zur mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper, gelöst, wobei der Außenkörper, der Innenkörper und/oder die Verbindungsstruktur zumindest abschnittsweise aus einem Faser-Kunststoff- Verbund gebildet sind.
Es wurde erkannt, dass durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Schleif-Grundkörpers aus Außenkörper, Innenkörper und Verbindungsstruktur in Kombination mit der Verwendung von Faser-Kunststoff-Verbund-Werkstoffen ein massenreduzierter Schleif- Grundkörper bereitgestellt werden kann. Dies wird darauf zurückgeführt, dass durch die erfindungsgemäße Struktur in Kombination mit der erfindungsgemäßen
Werkstoffwahl eine äußerst kraftflussgerechte, steifigkeitsoptimierte und
festigkeitsoptimierte Struktur erreicht werden kann, die als Träger für das Schleifmittel dienen kann. Somit können die Rotationsmasse und damit auch die auftretenden Fliehkräfte bei dem Bearbeitungsprozess des Schleifens verringert werden. Zudem können höhere Beschleunigungen des Schleif-Grundkörpers und verbesserte
Auswuchtungsmöglichkeiten erreicht werden.
Durch den im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörper kann vorteilhaft das Schleifmittel aufgenommen werden. Das Schleifmittel kann beispielsweise auf der Außenseite des Außenkörpers (lösbar) befestigt, insbesondere auf diese geklebt werden. Durch den im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörper kann somit eine ausreichende Kontaktfläche für das Schleifmittel und somit eine ausreichend große Schleiffläche bereitgestellt werden.
Durch den Innenkörper kann eine Anbindung, insbesondere über seine Innenseite, an einen Antrieb erreicht werden. Die Anbindung kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Beispielsweise dient der Innenkörper der Anbindung an eine Antriebswelle. Der Innenkörper ist dabei vorzugsweise zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig innerhalb des Außenkörpers angeordnet.
Dabei kann innerhalb des Außenkörpers Material eingespart werden, indem kein massiver Schleif-Grundkörper, sondern eine Verbindungsstruktur vorgesehen ist. Die Verbindungsstruktur dient der mechanischen Kraftübertragung, insbesondere der Momentübertragung vom Innenkörper auf den Außenkörper. Die Verbindungsstruktur kann dabei unterschiedlich ausgestaltet sein, sofern sie eine mechanische
Kraftübertragung ermöglicht. Die Verbindungsstruktur erstreckt sich bevorzugt von der Innenseite des Außenkörpers zur Außenseite des Innenkörpers. Bevorzugt verläuft die Verbindungsstruktur im Wesentlichen senkrecht zur Innenseite des Außenkörpers und im Wesentlichen senkrecht zur Außenseite des Innenkörpers.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn sowohl der Außenkörper, als auch der Innenkörper und die Verbindungsstruktur aus einem Faser-Kunststoff- Verbund bestehen. Beispielsweise bestehen der Außenkörper, der Innenkörper und die Verbindungsstruktur aus dem gleichen Faser-Kunststoff- Verbund. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass für den Außenkörper, den Innenkörper und die
Verbindungsstruktur unterschiedliche Faser-Kunststoff- Verbund-Werkstoffe (etwa eine andere Faser oder eine andere Kunststoffmatrix) zum Einsatz kommen.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt ist der Innenkörper ein im Wesentlichen zylinderförmiger Innenkörper. Durch einen im Wesentlichen zylinderförmigen Innenkörper kann über die Innenseite des Innenkörpers eine vorteilhafte Fläche zur Anbindung an einen Antrieb bereitgestellt werden. Der im Wesentlichen zylinderförmige Innenkörper und der im Wesentlichen zylinderförmige Außenkörper sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet.
Die Innenseite des Innenkörpers ist entlang seiner Zylinderachse gesehen vorzugsweise konisch zulaufend ausgebildet. Hierdurch kann eine sichere Verbindung beispielsweise mit einer Antriebswelle hergestellt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt sind die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers, des
Innenkörpers und/oder der Verbindungsstruktur als Gelege, Gewebe, Geflecht,
Flächengebilde und/oder Wickelstruktur ausgebildet. Vorzugsweise sind die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds sowohl des Außenkörpers, als auch des Innenkörpers und der Verbindungsstruktur wie beschrieben ausgebildet. Durch die beschriebenen Ausbildungen des Faser-Kunststoff- Verbunds und der daraus resultierenden
Faserorientierung können vorteilhaft die auftretenden Rotationskräfte, die wirkenden Momente und die Steifigkeitsanforderungen an den Schleif-Grundkörper berücksichtigt werden. Im Ergebnis kann eine weitere Massenreduktion des Schleif-Grundkörpers bei hoher Steifigkeit erreicht werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt sind die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers und/oder des Innenkörpers zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung des jeweiligen Körpers orientiert. Dies kann die Biege- und Torsionsfestigkeit des Schleif-Grundkörpers vorteilhaft erhöhen. Es wurde insbesondere herausgefunden, dass in diesem
Zusammenhang ein Faser-Kunststoff- Verbund mit geflochtenen oder gewickelten Fasern vorteilhaft ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt sind die Fasern des Faser-Kunststoff-Verbunds des Außenkörpers, des Innenkörpers und/oder der Verbindungsstruktur zumindest teilweise entlang der Oberfläche des jeweiligen Körpers orientiert. Durch eine derartige Faserorientierung kann eine weiterhin vorteilhafte Stabilität und Festigkeit des Schleif-Grundkörpers erreicht werden, sodass die Masse des Schleif-Grundkörpers weiterhin reduziert werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt ist der Faser-Kunststoff- Verbund des Außenkörpers, des Innenkörpers und/oder der Verbindungsstruktur ein- oder mehrlagig aufgebaut. Insbesondere durch einen mehrlagigen Aufbau des jeweiligen Faser-Verbund-Kunststoffs kann ein
beanspruchungsgemäßer Lagenaufbau des Schleif-Grundkörpers erreicht werden, da dadurch die Rotationskräfte, die wirkenden Momente und die Steifigkeitsanforderungen berücksichtigt werden können und im Ergebnis ein Schlei-Grundkörper mit geringer Masse bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt ist die Verbindungsstruktur als flächiges, insbesondere scheibenförmiges Verbindungselement ausgebildet. Ein flächiges, scheibenförmiges Verbindungselement kann beispielsweise als flächige zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper angeordnete Scheibe ausgebildet sein, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse des Außenkörpers und des Innenkörpers verläuft.
Der Schleif-Grundkörper kann insbesondere bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft eine Abdeckung aufweisen. Die Abdeckung ist vorzugsweise an einem Ende des Schleif- Grundkörpers vorgesehen, sodass jedenfalls einseitig der Raum zwischen dem
Außenkörper und dem Innenkörper abgedeckt wird. Dadurch kann ein übermäßiges Ansammeln von Schleifstaub zwischen Außenkörper und Innenkörper und
Verbindungsstruktur verhindert werden. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt weist die Verbindungsstruktur einen quasiisotropen Lagenaufbau auf. Hierdurch können gleichmäßige Eigenschaften der Verbindungsstruktur, insbesondere bezüglich der Stabilität und Elastizität erreicht werden. Insbesondere bei einer scheibenförmigen Verbindungsstruktur kann erreicht werden, dass sich diese wie ein metallischer Werkstoff verhält. Im Ergebnis kann daher eine Massenreduktion bei verlässlichen mechanischen Eigenschaften erreicht werden.
Unter einem quasiisotropen Lagenaufbau wird verstanden, dass insbesondere die elastischen Eigenschaften invariant bezüglich der Drehung um die Normale sind.
Senkrecht zur Lagenebene können jedoch unterschiedliche Eigenschaften vorliegen. Der quasiisotrope Lagenaufbau kann grundsätzlich durch eine unterschiedliche Anzahl von (beispielsweise unidirektionalen) Lagen aufgebaut sein. Bevorzugt umfasst der quasiisotrope Lagenaufbau allerdings mindestens drei Lagen.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt umfasst die Verbindungsstruktur mehrere speichenartig angeordnete Elemente. Vorzugsweise besteht die Verbindungsstruktur aus den speichenartig angoerdneten Elementen. Die speichenartig angeordneten Elemente können beispielsweise als Streben ausgebildet sein. Beispielsweise verlaufen die speichförmigen Elemente in radialer Richtung zwischen Innenkörper und Außenkörper. Vorteilhaft an einer derartigen Gestaltung ist insbesondere, dass einer Ansammlung von Schleifstaub von vorneherein entgegengewirkt wird, da dieser zwischen den speichenartig angeordneten Elementen entweichen kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt weisen die speichenartig angeordneten Elemente jeweils einen Kern aus
Schaummaterial auf. Hierdurch kann eine zusätzliche Gewichtsreduktion im Bereich der Verbindungsstruktur erreicht werden. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt sind der Außenkörper, der Innenkörper und/oder die Verbindungsstruktur aus Preforms aufgebaut. Beispielsweise werden Kohlenstofffaser-Preformen verwendet. Unter Preforms werden insbesondere Vorformen aus Fasern verstanden, welche zum Ausbilden der entsprechenden Bereiche des Schleif-Grundkörpers verwendet werden. Beispielsweise werden für den Außenkörper, den Innenkörper und die
Verbindungsstruktur unterschiedliche separate Preforms verwendet.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt ist die Verbindungsstruktur stoffschlüssig und/oder formschlüssig an den Außenkörper und/oder Innenkörper angebunden. Vorzugsweise ist die
Verbindungsstruktur sowohl an den Innenkörper als auch an den Außenkörper stoffschlüssig und/oder formschlüssig angebunden. Beispielsweise werden die
Verbindungsstruktur, der Außenkörper und der Innenkörper aus separaten Preforms hergestellt und durch Infiltrieren mit Kunststoff miteinander verbunden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt umfassen die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers, des Innenkörpers und/oder der Verbindungsstruktur anorganische und/oder organische Verstärkungsfasern, insbesondere zumindest eins von Kohlenstofffasern Glasfasern, Basaltfasern und Aramidfasern. Mit anorganischen Fasern, wie etwa Glasfasern oder Basaltfasern, können vorteilhaft eine hohe Temperaturfestigkeit und geringe Kosten erreicht werden. Mit organischen Fasern, wie etwa Aramidfasern oder
Kohlenstofffasern, kann insbesondere ein hoher Orientierungsgrad der Fasern erreicht werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Matrixmaterial des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers, des Innenkörpers und/oder der Verbindungsstruktur einen Duroplasten oder einen Thermoplasten. Bei Duroplasten sind die vergleichsweise hohe thermomechanische Festigkeit und das geringe spezifische Gewicht vorteilhaft, während bei Thermoplasten beispielsweise eine Schweißbarkeit gegeben ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Schleif-Grundkörper eine zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenkörpers angeordnete metallische Buchse. Durch die metallische Buchse kann vorteilhaft ein Schleif-Grundkörper mit einem metallischen Nabenelement bereitgestellt werden. Die metallische Buchse ist beispielsweise im Wesentlichen zylinderförmig. Beispielsweise ist die metallische Buchse in axialer Richtung gesehen konisch zulaufend ausgebildet. Die metallische Buchse kann mittels eines Klemmsitzes, welcher
beispielsweise durch Aufschrumpfen des Innenkörpers auf die metallische Buchse erreicht werden kann, mit dem Innenkörper verbunden sein. Im Ergebnis kann durch die innerhalb des Innenkörpers angeordnete metallische Buchse ein Schleif- Grundkörper in Hybridbauweise bereitgestellt werden, welcher trotz geringem Gewicht eine stabile Anbindung an den Antrieb ermöglicht.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt weist der Außenkörper eine im Vergleich zum Innenkörper größere axiale Ausdehnung auf. Unter einer axialen Ausdehnung wird bei im Wesentlichen
zylinderförmigem Außenkörper bzw. Innenkörper insbesondere die Erstreckung in Richtung der jeweiligen Zylinderachse verstanden. Hierdurch ergibt sich eine asymmetrische Ausbildung des Grundschleifkörpers, welche einen im Vergleich zum Außenkörper verkürzten Innenkörper erlaubt, ohne die Schleiffläche zu verringern. Somit kann eine weitere Massenreduktion erreicht werden, was eine Reduzierung der Rotationsmasse und der Fliehkräfte bei der Bearbeitung und eine höhere
Beschleunigung ermöglicht. Zudem kann die Antriebswelle oder Werkzeugspindel verkürzt werden, was die Hebel und die wirkenden Momente verringert.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Schleif-Grundkörper weiterhin ein auf den Außenkörper aufgebrachtes Schleifmittel. Das Schleifmittel ist beispielsweise als Schleifbelag oder als Schleifelemente ausgebildet. Beispielsweise ist das Schleifmittel ringförmig auf die Außenseite des Außenkörpers aufgebracht, insbesondere mittels einer Klebeschicht aufgeklebt.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine
Verwendung eines Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt zur abrasiven Bearbeitung von metallischen Teilen, insbesondere Nockenwellen gelöst. Bei der abrasiven Bearbeitung, insbesondere dem Schleifen von metallischen Teilen, wie etwa Nockenwellen, werden große Durchmesser und hohe Geschwindigkeiten der Schleif- Grundkörper benötigt. Die Schleif-Grundkörper gemäß dem ersten Aspekt eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer geringen Masse, besonders für diesen Einsatzzweck.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schleif-Grundkörpers, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt, gelöst, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörpers zur Aufnahme eines Schleifmittels, Ausbilden eines Innenkörpers zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers an einen Antrieb und Ausbilden einer
Verbindungsstruktur zur mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper und dem Innenkörper, wobei der Außenkörper, der Innenkörper und/oder die
Verbindungsstruktur zumindest bereichsweise aus einem Faser-Kunststoff- Verbund gebildet werden.
Wie bereits in Bezug auf den ersten Aspekt ausgeführt, kann durch die
erfindungsgemäße Herstellung ein vorteilhafter Aufbau und im Ergebnis ein
massereduzierter Schleif-Grundkörper bereitgestellt werden, da durch die
erfindungsgemäße Struktur in Kombination mit der erfindungsgemäßen Materialwahl ein äußerst kraftflussgerechter, steifigkeitsoptimierter und festigkeitsoptimierter Schleif-Grundkörper erreicht werden kann. Wie bereits ausgeführt wird der Innenkörper vorzugsweise als im Wesentlichen zylinderförmiger Innenkörper ausgebildet. Der Außenkörper, der Innenkörper und die Verbindungsstruktur können zeitlich nacheinander oder auch zeitgleich ausgebildet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt werden der Außenkörper, der Innenkörper und/oder die Verbindungsstruktur dadurch gebildet, dass zunächst Fasern auf ein Formwerkzeug gebracht werden und
anschließend die Fasern mit Kunststoff infiltriert werden. Durch die Verwendung eines Formwerkzeugs können der Aufbau und die Geometrie des Schleif-Grundkörpers präzise bestimmt werden, da die Fasern zunächst als Preforms in die gewünschten Position und Ausrichtung gebracht werden können. Anschließend können die Fasern durch die Kunststoffinfiltration und Konsolidieren fixiert werden. Die
Kunststoffinfiltration kann dabei überdruckunterstützt oder unterdruckunterstützt erfolgen. Hierdurch können insbesondere einzelne Preforms stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Fasern bereits vorinfiltriert auf die Formwerkzeuge aufgebracht werden, beispielsweise als Prepreg. Dabei sind die Fasern beispielsweise mit einem Reaktionsharz vorimprägniert. Die Fasern können dann insbesondere unter Einwirkung von Druck und Temperatur ausgehärtet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt wird der Schleif-Grundkörper nach dem Infiltrieren durch Entfernen des
Formwerkzeugs entformt. Durch das Infiltrieren wurde insbesondere eine
stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Außenkörper, der Verbindungsstruktur und dem Innenkörper erzielt. Nach dem Infiltrieren kann daher das Formwerkzeug, welches dem Faser-Kunststoff- Verbund und damit dem Schleif-Grundkörper seine Form gibt, entfernt werden. Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt umfasst das Formwerkzeug separate Formwerkzeugabschnitte für den Außenkörper, den Innenkörper und/oder die Verbindungsstruktur. Dies ermöglicht einen einfachen Herstellungsprozess. Die Formwerkzeugabschnitte sind insbesondere separate Teile, welche aneinander montierbar oder miteinander verbindbar sind. Beispielsweise ist ein Formwerkzeugabschnitt für den Innenkörper, eine Formwerkzeugabschnitt für die Verbindungsstruktur und eine Formwerkzeugabschnitt für den Außenkörper vorgesehen. Auf diese Weise können die Fasern, beispielsweise als Preforms zunächst auf die entsprechenden Formwerkzeugabschnitte aufgebracht, beispielsweise um diese herumgewickelt werden. Anschließend können die Formwerkzeugabschnitte montiert werden. Schließlich können die Fasern infiltriert werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt wird eine metallische Buchse zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenkörpers angeordnet und fixiert. Hierdurch kann eine Hybridbauweise erreicht werden, welche eine hohe Stabilität des Schleif-Grundkörpers im Bereich der Anbindung an den Antrieb ermöglicht. Beispielsweise kann der Innenkörper auf die metallische Buchse
aufgeschrumpft werden, indem die geometrische Gestaltung bzw. die unterschiedlichen thermischen Dehnungsverhalten der metallischen Buchse und des Innenkörpers ausgenutzt werden. Somit kann ein Klemmsitz der metallischen Buchse erzielt werden.
Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des zweiten und des dritten Aspekts wird insbesondere auf die Beschreibung des ersten Aspekts und die dort beschriebenen Vorteile verwiesen. Auch sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte insbesondere auch vorteilhafte
Ausgestaltungen der jeweils anderen Aspekte offenbart sein.
Weitere beispielhafte Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die der Anmeldung beiliegenden Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln.
Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. la,b ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt in einer Teilaufsicht und in einem Teillängsschnitt;
Fig. 2a,b ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt in einer Teilaufsicht und in einem Teillängsschnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Faserverlaufs; und
Fig. 4a-d eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Herstellungsverfahrens gemäß dem dritten Aspekt.
Fig. 1 zeigt zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schleif-Grundkörpers 1 gemäß dem ersten Aspekt in Teilaufsicht (Fig. la) und im Teillängsschnitt (Fig. lb).
Der Schleif-Grundkörper 1 umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen
Außenkörper 2 zur Aufnahme eines Schleifmittels (nicht dargestellt). Das Schleifmittel kann beispielsweise flächig auf die Außenseite des Außenkörpers 2 aufgebracht werden. Zudem umfasst der Schleif-Grundkörper 1 einen im Wesentlichen zylindrischen
Innenkörper 4 zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers 1 an einen Antrieb (nicht dargestellt) und eine Verbindungsstruktur 6 zur mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper 2 und dem Innenkörper 4. Der Außenkörper 2, der
Innenkörper 4 und die Verbindungsstruktur 6 sind alle aus einem Faser-Kunststoff- Verbund gebildet, wobei die Fasern jeweils organische Verstärkungsfasern, in diesem Fall Kohlenstofffasern sind. Alternativ oder zusätzlich können aber auch andere Fasern, wie etwa Glasfasern, Basaltfasern oder Aramidfasern zum Einsatz kommen. Der
Kunststoff oder das Matrixmaterial des Faser-Kunststoff- Verbunds kann ein Duroplast oder ein Thermoplast sein.
Die Verbindungsstruktur 6 ist hier aus mehreren radial nach außen verlaufenden speichenartig angeordneten Streben gebildet, von denen hier nur zwei Streben 6a, 6b dargestellt sind. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der Aussparungen eine Ablagerung von Schleifstaub auf der Verbindungsstruktur 6 vermindert werden kann. Die Streben 6a, 6b etc. können einen Kern aus Schaummaterial aufweisen, um eine besonders leichte Variante des Schleif-Grundkörpers 1 zu ermöglichen.
Die Verbindungsstruktur 6 ist hier insbesondere stoffschlüssig sowohl an den
Außenkörper 2 als auch an den Innenkörper 4 angebunden. Dies kann insbesondere mittels einer Kunststoffinfiltration erreicht werden.
Der Außenkörper 2 und der Innenkörper 4 sind konzentrisch angeordnet und haben die gemeinsame Zylinderachse 8. Der Außenkörper 2 und der Innenkörper 4 erstrecken sich ausgehend von der Verbindungsstruktur 6 jeweils in beide Richtungen im
Wesentlichen parallel zu der Achse 8. Es ist zu erkennen, dass der Außenkörper 2 im Vergleich zum Innenkörper 4 einseitig eine größere axiale Ausdehnung aufweist bzw. dass der Innenkörper 4 einseitig eine entsprechend geringere axiale Ausdehnung aufweist. Durch diese asymmetrische Ausbildung wird insbesondere eine weitere Massereduktion erreicht, die eine Reduzierung der Rotationsmasse und der Fliehkräfte bei der Bearbeitung und damit eine höhere Beschleunigung ermöglicht. Die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers 2, des Innenkörpers 4 und der Verbindungsstruktur 6 sind bevorzugt als Gelege, Gewebe, Geflecht, Flächengebilde und/oder Wickelstruktur ausgebildet. Dabei ist der Faser-Kunststoff- Verbund des Außenkörpers 2, des Innenkörpers 4 und der Verbindungsstruktur 6 bevorzugt mehrlagig aufgebaut. Die Fasern des Außenkörpers 2, des Innenkörpers 4 und der Verbindungsstruktur 4 sind dabei aus Preforms aufgebaut.
Innerhalb des Innenkörpers 4 ist zudem eine metallische Buchse 10 als Nabenelement angeordnet, mit der eine Welle-Nabe-Verbindung hergestellt werden kann. Der
Innenkörper 4 wurde auf die metallische Buchse 10 aufgeschrumpft, sodass die metallische Buchse 10 mittels Klemmsitz in dem Innenkörper 4 fixiert ist. Dabei ist der Innenkörper 4 und/oder die metallische Buchse 10 entlang der Zylinderachse 8 gesehen konisch zulaufend ausgebildet.
Fig. 2 zeigt nun ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schleif-Grundkörpers gemäß dem ersten Aspekt in Aufsicht (2a) und im Längsschnitt (2b). Das zweite
Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Insofern wird zunächst auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen und es werden die gleichen Bezugszeichen (in gestrichener Schreibweise) verwendet. Im Folgenden soll auf die Unterschiede eingegangen werden.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist insbesondere die
Verbindungsstruktur 6' des Schleif-Grundkörpers anders ausgeführt. Die
Verbindungsstruktur 6' ist in diesem Fall als flächiges, scheibenförmiges
Verbindungselement 6' ausgebildet. Die scheibenförmige Verbindungsstruktur 6' weist in diesem Fall einen quasiisotropen Lagenaufbau auf, wodurch sich die
Verbindungsstruktur 6' in der Ebene ähnlich einem metallischen Werkstoff verhält.
Der Schleif-Grundkörper 1' weist zudem eine Abdeckung 12' auf. Die Abdeckung 12' ist an einem Ende des Schleif-Grundkörpers 1' vorgesehen, sodass der Raum zwischen dem Außenkörper 2' und dem Innenkörper 4' abgedeckt wird. Dadurch kann ein übermäßiges Ansammeln von Schleifstaub zwischen dem Außenkörper 2', dem
Innenkörper und der scheibenförmigen Verbindungsstruktur 6' verhindert werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Faserverlaufs eines Schleif-Grundkörpers. Der Schleif-Grundkörper kann beispielsweise der Schleif- Grundkörper 1 aus Fig. 1 oder der Schleif-Grundkörper aus Fig. 2 sein.
Wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, sind die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers 2, 2' und des Innenkörpers 4, 4' dabei zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung des jeweiligen Körpers orientiert. Die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers 2, 2', des Innenkörpers 4, 4' und der Verbindungsstruktur 6, 6' sind zumindest teilweise entlang der jeweiligen Oberfläche orientiert.
Die Fig. 4a-d zeigen nun eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens gemäß dem dritten Aspekt. In diesem Fall wird der in Fig. 2 gezeigte Schleif-Grundkörper hergestellt. Allerdings ist das dargestellte
Herstellungsverfahren auch auf die Herstellung anders ausgebildeter Schleif- Grundkörper wie etwa Schleif-Grundkörper 1 übertragbar.
Zunächst werden Fasern 30 als scheibenförmige Preform zur Bildung der späteren Verbindungsstruktur 6, 6' auf einen Formwerkzeugabschnitt 20 aufgebracht (Fig. 4a).
Anschließend werden Fasern 32 als Preform zur Bildung des späteren Innenkörpers 4, 4' auf einen zylinderförmigen Formwerkzeugabschnitt 22 aufgebracht (Fig. 4b). Die Formwerkzeugabschnitte 20 und 22 können dann miteinander verbunden werden.
Nun werden die Werkzeugabschnitte 20, 22 mit einem weiteren zylinderförmigen Formwerkzeugabschnitt 24 verbunden. Auf den Formwerkzeugabschnitt bestehend aus den montierten Werkzeugen 20 und 24 werden mit einem Flechtprozess die Fasern 34 zur Bildung des späteren Außenkörpers 2, 2' aufgebracht (Fig. 4c).
Anschließend wird ein umschließendes Außenwerkzeug (nicht dargestellt) montiert, welches die formnegative im Wesentlichen zylindrische Kontur des zu fertigenden Außenkörpers 2, 2' abbildet. Das Außenwerkzeug und die nun innenliegenden
Werkzeuge 20, 22, 24 bilden die Werkzeugkavität für die Fasern 30, 32, 34. Dabei kann die zylindrische Kontur auch Durchmesseränderungen enthalten, um somit abgesetzte bzw. gestufte Schleifbeläge applizieren zu können, ohne dass die abgesetzte
Außenkontur des konsolidierten Faserverbundkörpers spanend (Fräsen/Drehen) hergestellt werden muss.
Schließlich werden die Fasern 30, 32, 34 mit Kunststoff infiltriert, sodass der
Außenkörper 2, 2', der Innenkörper 4, 4' und die Verbindungsstruktur 6, 6' aus einem Faser-Kunststoff- Verbund gebildet werden. Nach dem Infiltrieren und Konsolidieren kann der Schleif-Grundkörper durch Entfernen der einzelnen
Formwerkzeugabschnitte 20, 22, 24 entformt werden (Fig. 4d)

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Schleif-Grundkörper
mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörper (2, 2') zur Aufnahme eines Schleifmittels,
mit einem Innenkörper (4, 4') zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers (1, 1') an einen Antrieb, und
mit einer Verbindungsstruktur (6, 6') zur mechanischen Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper (2, 2') und dem Innenkörper (4, 4'),
wobei der Außenkörper (2, 2'), der Innenkörper (4, 4') und/oder die
Verbindungsstruktur (6, 6') zumindest abschnittsweise aus einem Faser- Kunststoff-Verbund gebildet sind.
Schleif-Grundkörper nach Anspruch 1,
wobei der Innenkörper (4, 4') ein im Wesentlichen zylinderförmiger Innenkörper (4, 4') ist.
Schleif-Grundkörper nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Fasern (30, 32, 34) des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers (2, 2'), des Innenkörpers (4, 4') und/oder der Verbindungsstruktur (6, 6') als Gelege, Gewebe, Geflecht, Flächengebilde und/oder Wickelstruktur ausgebildet sind.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Fasern (30, 32, 34) des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers (2, 2') und/oder des Innenkörpers (4, 4') zumindest abschnittsweise in
Umfangsrichtung des jeweiligen Körpers orientiert sind.
Schleif-Grundkörper nach einem Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Fasern des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers (2, 2'), des Innenkörpers (4, 4') und/oder der Verbindungsstruktur (6, 6') zumindest teilweise entlang der Oberfläche des jeweiligen Körpers orientiert sind. Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei der Faser-Kunststoff-Verbund des Außenkörpers (2, 2'), des Innenkörpers (4, 4') und/oder der Verbindungsstruktur (6, 6') ein- oder mehrlagig aufgebaut ist.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Verbindungsstruktur (6, 6') als flächiges, insbesondere
scheibenförmiges Verbindungselement (6') ausgebildet ist.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Verbindungsstruktur (6, 6') einen quasiisotropen Lagenaufbau aufweist.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Verbindungsstruktur (6, 6') mehrere speichenartig angeordnete
Elemente (6a, 6b) umfasst.
Schleif-Grundkörper nach Anspruch 9,
wobei die speichenartig angeordneten Elemente (6a, 6b) jeweils einen Kern aus Schaummaterial aufweisen.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei der Außenkörper (2, 2'), der Innenkörper (4, 4') und/oder die
Verbindungsstruktur (6, 6') aus Preforms aufgebaut sind.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei die Verbindungsstruktur (6, 6') stoffschlüssig und/oder formschlüssig an den Außenkörper (2, 2') und/oder Innenkörper (4, 4') angebunden ist. Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei die Fasern (30, 32, 34) des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers (2, 2'), des Innenkörpers (4, 4') und/oder der Verbindungsstruktur (6, 6') anorganische und/oder organische Verstärkungsfasern (30, 32, 34),
insbesondere zumindest eins von
Kohlenstofffasern,
Glasfasern,
Basaltfasern, und
Aramidfasern,
umfassen.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei das Matrixmaterial des Faser-Kunststoff- Verbunds des Außenkörpers (2, 2'), des Innenkörpers (4, 4') und/oder der Verbindungsstruktur (6, 6') einen Duroplasten oder einen Thermoplasten umfasst.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
wobei der Schleif-Grundkörper (1, 1") eine zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenkörpers (4, 4') angeordnete metallische Buchse (10, 10') umfasst.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
wobei der Außenkörper (2, 2') eine im Vergleich zum Innenkörper (4, 4') größere axiale Ausdehnung aufweist.
Schleif-Grundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
wobei der Schleif-Grundkörper (1, 1") weiterhin ein auf den Außenkörper (2, 2') aufgebrachtes Schleifmittel umfasst.
Verwendung eines Schleif-Grundkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur abrasiven Bearbeitung von metallischen Teilen, insbesondere Nockenwellen. Verfahren zur Herstellung eines Schleif-Grundkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, das Verfahren umfassend:
Ausbilden eines im Wesentlichen zylinderförmigen Außenkörpers (2, 2') zur
Aufnahme eines Schleifmittels,
Ausbilden eines Innenkörpers (4, 4') zur Anbindung des Schleif-Grundkörpers (1, 1") an einen Antrieb und
Ausbilden einer Verbindungsstruktur (6, 6') zur mechanischen
Kraftübertragung zwischen dem Außenkörper (2, 2') und dem Innenkörper (4, 4'),
wobei der Außenkörper (2, 2'), der Innenkörper (4, 4') und/oder die
Verbindungsstruktur (6, 6') zumindest bereichsweise aus einem Faser- Kunststoff-Verbund gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 19,
wobei der Außenkörper (2, 2'), der Innenkörper (4, 4') und/oder die
Verbindungsstruktur (6, 6') dadurch gebildet werden, dass zunächst Fasern (30, 32, 34) auf ein Formwerkzeug (20, 22, 24) gebracht werden und anschließend die Fasern (30, 32, 34) mit Kunststoff infiltriert werden.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
wobei der Schleif-Grundkörper (1, 1") nach dem Infiltrieren durch Entfernen des Formwerkzeugs (20, 22, 24) entformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
wobei das Formwerkzeug (20, 22, 24) separate Formwerkzeugabschnitte (20, 22, 24) für den Außenkörper (2, 2'), den Innenkörper (4, 4') und/oder die
Verbindungsstruktur (6, 6') umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
wobei eine metallische Buchse (10, 10') zumindest abschnittsweise innerhalb des Innenkörpers (4, 4') angeordnet und fixiert wird.
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